JP5447191B2

JP5447191B2 - Power converter

Info

Publication number: JP5447191B2
Application number: JP2010128684A
Authority: JP
Inventors: 健史郎檜田; 高久金子
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011254679A

Description

本発明は、スイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却器とを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a plurality of semiconductor modules incorporating switching elements and a cooler that cools the semiconductor modules.

ハイブリッド車等に用いるモータジェネレータ等は、インバータ回路等の電力変換回路によって制御され、電力変換回路は、スイッチング素子をモールド樹脂によって覆って形成した複数の半導体モジュールを用いて構成されている。
例えば、特許文献１のインバータ装置においては、昇圧用のリアクトル、各相用スイッチングユニット、昇圧用スイッチングユニット、昇圧前平滑用コンデンサ、及び昇圧後平滑用コンデンサを含む複数の回路構成部品の中の一部を、冷却プレートの一方の面に当接させ、残りを冷却プレートの他方の面に当接させて配置している。そして、インバータ装置の各回路構成部品を効率的に冷却し、各回路構成部品を１つにまとめて効率的に配置している。 A motor generator or the like used in a hybrid vehicle or the like is controlled by a power conversion circuit such as an inverter circuit, and the power conversion circuit is configured by using a plurality of semiconductor modules formed by covering switching elements with a mold resin.
For example, in the inverter device of Patent Document 1, one of a plurality of circuit components including a boosting reactor, a switching unit for each phase, a boosting switching unit, a smoothing capacitor before boosting, and a smoothing capacitor after boosting. The portion is placed in contact with one surface of the cooling plate and the rest is placed in contact with the other surface of the cooling plate. And each circuit component of an inverter apparatus is cooled efficiently, and each circuit component is put together and efficiently arranged.

特開２００７−８９２５８号公報JP 2007-89258 A

しかしながら、各スイッチングユニットから突出形成され、信号電流が入出力される信号端子は、被制御電流が入出力されるパワー端子と、部分的に近接して配置されている。そのため、パワー端子を流れる被制御電流によって発生する電磁ノイズが、信号端子に影響し、信号端子にノイズ電流が流れてしまうおそれがある。
また、各スイッチングユニットは、その片面のみにおいて冷却プレートに当接しているため、冷却効率が不充分となるおそれがある。 However, the signal terminal that protrudes from each switching unit and receives and outputs a signal current is disposed in close proximity to the power terminal that receives and outputs a controlled current. Therefore, electromagnetic noise generated by the controlled current flowing through the power terminal may affect the signal terminal, and the noise current may flow through the signal terminal.
Moreover, since each switching unit is in contact with the cooling plate only on one side, the cooling efficiency may be insufficient.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、半導体モジュールの冷却効率に優れると共に、信号端子にノイズ電流が流れることを防ぐことができる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that is excellent in cooling efficiency of a semiconductor module and can prevent a noise current from flowing to a signal terminal.

第１の発明は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する２つの冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、スイッチング素子を内蔵すると共に一対の主面に放熱面を備えた本体部と、該本体部から上記放熱面と平行な方向に突出した信号端子と、該信号端子と反対側に上記本体部から突出したパワー端子とを有し、
上記２つの冷却器は、両者の間に複数の上記半導体モジュールを挟持した状態で平行に配置されており、また、積層方向から見た形状が、一対の直線部分とこれらの一端同士を連結する折返し部分とからなるＵ字形状を有しており、
上記複数の半導体モジュールは、上記本体部における一対の上記放熱面をそれぞれ上記一対の冷却器に接触させ、かつ、上記信号端子の突出方向を上記冷却器のＵ字形状における内側に、上記パワー端子の突出方向を上記冷却器のＵ字形状の外側に、それぞれ統一した状態で、上記一対の冷却器の間に配列されており、
上記冷却器は金属材料からなり、
上記信号端子が接続される制御回路基板を、上記冷却器における上記半導体モジュールとは反対側の面に沿って配置してなり、
上記制御回路基板は、上記積層方向から見て上記パワー端子と重なり合わないように配置されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
第２の発明は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する２つの冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、スイッチング素子を内蔵すると共に一対の主面に放熱面を備えた本体部と、該本体部から上記放熱面と平行な方向に突出した信号端子と、該信号端子と反対側に上記本体部から突出したパワー端子とを有し、
上記２つの冷却器は、両者の間に複数の上記半導体モジュールを挟持した状態で平行に配置されており、また、積層方向から見た形状が、一対の直線部分とこれらの一端同士を連結する折返し部分とからなるＵ字形状を有しており、
上記複数の半導体モジュールは、上記本体部における一対の上記放熱面をそれぞれ上記一対の冷却器に接触させ、かつ、上記信号端子及び上記パワー端子の突出方向を、上記冷却器のＵ字形状における内側又は外側に統一した状態で、一対の冷却器の間に配列されており、
上記冷却器は、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を備えており、上記冷却器における上記Ｕ字形状の上記折返し部分において、上記冷却媒体の温度を検出するための温度検出素子が上記一対の冷却器に挟持されており、
上記温度検出素子の信号端子と、上記複数の半導体モジュールの信号端子とは、その突出方向が、上記冷却器の上記Ｕ字形状の内側又は外側に統一されており、
上記温度検出素子の信号端子の突出方向と、上記複数の半導体モジュールのパワー端子の突出方向とは、上記冷却器の上記Ｕ字形状の内側と外側とに分けられていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項２）。
第３の発明は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する２つの冷却器とを備えた電力変換装置であって、
上記半導体モジュールは、スイッチング素子を内蔵すると共に一対の主面に放熱面を備えた本体部と、該本体部から上記放熱面と平行な方向に突出した信号端子と、該信号端子と反対側に上記本体部から突出したパワー端子とを有し、
上記２つの冷却器は、両者の間に複数の上記半導体モジュールを挟持した状態で平行に配置されており、また、積層方向から見た形状が、一対の直線部分とこれらの一端同士を連結する折返し部分とからなるＵ字形状を有しており、
上記複数の半導体モジュールは、上記本体部における一対の上記放熱面をそれぞれ上記一対の冷却器に接触させ、かつ、上記信号端子及び上記パワー端子の突出方向を、上記冷却器のＵ字形状における内側又は外側に統一した状態で、一対の冷却器の間に配列されており、
上記電力変換装置は、構成部品を内部に収容するケースを備え、該ケースの一部は、上記冷却器における上記Ｕ字形状の上記折返し部分において、上記一対の冷却器の間に挟持されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項３）。 1st invention is a power converter device provided with a plurality of semiconductor modules which constitute a part of power converter circuit, and two coolers which cool this semiconductor module,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that the pair of heat radiating surfaces in the main body portion are in contact with the pair of coolers, and the projecting direction of the signal terminals is on the inner side of the U shape of the cooler, and the power terminals the projecting direction of the outside of the U-shape of the cooler, with the unified respectively, are arranged between said pair of condenser,
The cooler is made of a metal material,
The control circuit board to which the signal terminal is connected is disposed along the surface of the cooler opposite to the semiconductor module,
The control circuit board is arranged in a power conversion device that is arranged so as not to overlap the power terminal when viewed from the stacking direction .
A second invention is a power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of a power conversion circuit, and two coolers for cooling the semiconductor modules,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that a pair of the heat radiating surfaces in the main body portion are brought into contact with the pair of coolers, and a protruding direction of the signal terminal and the power terminal is set to an inner side of the U shape of the cooler. Or arranged in a unified state on the outside, between a pair of coolers,
The cooler includes a coolant channel through which a cooling medium flows, and a pair of temperature detection elements for detecting the temperature of the cooling medium at the U-shaped folded portion of the cooler. Is sandwiched between the coolers
The projecting direction of the signal terminal of the temperature detection element and the signal terminal of the plurality of semiconductor modules is unified on the inside or outside of the U-shape of the cooler,
The protruding direction of the signal terminal of the temperature detecting element and the protruding direction of the power terminal of the plurality of semiconductor modules are divided into the U-shaped inner side and the outer side of the cooler. It exists in a converter (Claim 2).
A third invention is a power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of a power conversion circuit, and two coolers for cooling the semiconductor modules,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that a pair of the heat radiating surfaces in the main body portion are brought into contact with the pair of coolers, and a protruding direction of the signal terminal and the power terminal is set to an inner side of the U shape of the cooler. Or arranged in a unified state on the outside, between a pair of coolers,
The power conversion device includes a case that accommodates components therein, and a part of the case is sandwiched between the pair of coolers at the U-shaped folded portion of the cooler. The power converter is characterized in that (claim 3).

上記電力変換装置において、上記複数の半導体モジュールは、上記本体部における一対の上記放熱面をそれぞれ上記一対の冷却器に接触させた状態で、一対の冷却器の間に配列されている。これにより、半導体モジュールを両面から冷却することができ、その冷却効率を高くすることができる。 In the power converter, the plurality of semiconductor modules are arranged between the pair of coolers in a state where the pair of heat radiation surfaces in the main body are in contact with the pair of coolers, respectively. Thereby, a semiconductor module can be cooled from both surfaces and the cooling efficiency can be made high.

また、上記複数の半導体モジュールは、上記信号端子及び上記パワー端子の突出方向を、上記冷却器のＵ字形状における内側又は外側に統一した状態で、配列されている。そのため、隣接する半導体モジュール同士において、信号端子とパワー端子とが近接して配置されることを防ぐことができる。そのため、パワー端子を流れる被制御電流の影響によって信号端子にノイズ電流が流れることを防ぐことができる。 The plurality of semiconductor modules are arranged in a state where the protruding directions of the signal terminal and the power terminal are unified inside or outside in the U shape of the cooler. Therefore, it is possible to prevent the signal terminals and the power terminals from being arranged close to each other in adjacent semiconductor modules. Therefore, it is possible to prevent the noise current from flowing to the signal terminal due to the influence of the controlled current flowing through the power terminal.

以上のごとく、本発明によれば、半導体モジュールの冷却効率に優れると共に、信号端子にノイズ電流が流れることを防ぐことができる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that is excellent in cooling efficiency of a semiconductor module and can prevent a noise current from flowing to a signal terminal.

参考例における、電力変換装置の平面図。 The top view of the power converter device in a reference example . 参考例における、電力変換装置の側面図。The side view of the power converter device in a reference example . 実施例１における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例１における、電力変換装置の側面図。The side view of the power converter device in Example 1. FIG. 実施例２における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例２における、電力変換装置の側面図。The side view of the power converter device in Example 2. FIG. 実施例３における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 3. FIG. 図７のＡ−Ａ線矢視断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

第２の発明又は第３の発明において、上記冷却器は金属材料からなることが好ましい（請求項７）
これにより、上記パワー端子から発生する電磁ノイズを、上記冷却器によって遮蔽することにより、上記信号端子にノイズ電流が流れることを効果的に防ぐことができる。 In the second invention or the third invention, the cooler is preferably made of a metal material.
Thereby , it is possible to effectively prevent noise current from flowing to the signal terminal by shielding electromagnetic noise generated from the power terminal by the cooler.

また、上記信号端子が接続される制御回路基板を、上記冷却器における上記半導体モジュールとは反対側の面に沿って配置してなることが好ましい（請求項８）。
この場合には、半導体モジュールにおいて発生する電磁ノイズを、上記冷却器によって遮蔽することにより、上記制御回路基板にノイズ電流が流れることを効果的に防ぐことができる。 Preferably, the control circuit board to which the signal terminal is connected is arranged along the surface of the cooler opposite to the semiconductor module (Claim 8 ).
In this case, it is possible to effectively prevent the noise current from flowing through the control circuit board by shielding the electromagnetic noise generated in the semiconductor module by the cooler.

また、第１の発明、第２の発明、又は第３の発明において、上記複数の半導体モジュールは、上記Ｕ字形状の上記直線部分にのみ配置されていてもよい（請求項９）。
この場合には、複数の上記半導体モジュールの上記パワー端子及び上記信号端子を、それぞれ一直線上に配置することができるため、例えばバスバーや制御回路基板等、他部品へのパワー端子及び信号端子の接続を容易に行うことができる。 In the first invention, the second invention, or the third invention, the plurality of semiconductor modules may be arranged only in the U-shaped linear portion (claim 9 ).
In this case, since the power terminals and the signal terminals of the plurality of semiconductor modules can be arranged on a straight line, for example, connection of the power terminals and signal terminals to other components such as a bus bar and a control circuit board. Can be easily performed.

また、上記冷却器における上記Ｕ字形状の上記折返し部分に、少なくとも一つの上記半導体モジュールを配置してなることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記折返し部分を有効活用して上記半導体モジュールを配置することにより、電力変換装置の小型化を実現することができる。 Preferably, at least one of the semiconductor modules is arranged in the U-shaped folded portion of the cooler (claim 10 ).
In this case, the power conversion device can be downsized by effectively utilizing the folded portion and arranging the semiconductor module.

また、第１の発明又は第３の発明において、上記冷却器は、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を備えており、上記冷却器における上記Ｕ字形状の上記折返し部分において、上記冷却媒体の温度を検出するための温度検出素子が上記一対の冷却器に挟持されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記折返し部分を有効活用して上記温度検出素子を配置することにより、電力変換装置の小型化を実現することができる。また、上記直線部分に配置された半導体モジュールと上記温度検出素子との間の距離を確保しやすいため、半導体モジュールの熱の影響を小さくしながら上記冷却媒体の温度検出を正確に行いやすくすることができる。 In the first or third aspect of the invention, the cooler includes a refrigerant flow path through which the cooling medium is circulated, and the cooling medium is provided in the U-shaped folded portion of the cooler. it is preferable that the temperature detecting element for detecting the temperature is held above the pair of the cooler (claim 5).
In this case, the power converter can be downsized by effectively utilizing the folded portion and arranging the temperature detection element. In addition, since it is easy to secure a distance between the semiconductor module arranged in the straight line portion and the temperature detection element, it is easy to accurately detect the temperature of the cooling medium while reducing the influence of the heat of the semiconductor module. Can do.

また、上記温度検出素子の信号端子と、上記複数の半導体モジュールの信号端子とは、その突出方向が、上記冷却器の上記Ｕ字形状の内側又は外側に統一されていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記半導体モジュールのパワー端子から発生する電磁ノイズの影響を、上記温度検出素子の信号端子に及ぼすことを防ぎ、該信号端子にノイズ電流が流れることを防ぐことができる。 Further, it is preferable that the protruding direction of the signal terminal of the temperature detecting element and the signal terminal of the plurality of semiconductor modules is unified on the inside or outside of the U shape of the cooler. 6 ).
In this case, it is possible to prevent the influence of electromagnetic noise generated from the power terminal of the semiconductor module from affecting the signal terminal of the temperature detecting element, and to prevent the noise current from flowing through the signal terminal.

また、第３の発明においては、上記電力変換装置は、構成部品を内部に収容するケースを備え、該ケースの一部は、上記冷却器における上記Ｕ字形状の上記折返し部分において、上記一対の冷却器の間に挟持されている。
これにより、上記折返し部分において上記冷却器が振動することを防ぐことができる。また、上記ケースに対する上記冷却器の位置決めを容易にすることができる。 In a third aspect of the invention, the power conversion device includes a case that accommodates components therein, and a part of the case is formed by the pair of the U-shaped folded portions of the cooler. that is sandwiched between the coolers.
Thereby , it can prevent that the said cooler vibrates in the said folding | turning part. Moreover, the positioning of the cooler with respect to the case can be facilitated.

また、上記一対の冷却器の間に挟持された上記ケースの一部は、上記電力変換装置の構成部品である発熱部品と熱的に接触していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記一対の冷却器の間に挟持された上記ケースの一部を介して、上記発熱部品を上記冷却器によって冷却することができる。 A part of the case which is sandwiched between the pair of cooler, be in contact arrangement a heat generating component and the thermally is part of the power converter is preferably (claim 4).
In this case, the heat generating component can be cooled by the cooler through a part of the case sandwiched between the pair of coolers.

（参考例）
本発明の参考例に係る電力変換装置につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、電力変換回路の一部を構成する複数の半導体モジュール２と、半導体モジュール２を冷却する２つの冷却器３とを備えている。
半導体モジュール２は、スイッチング素子を内蔵すると共に一対の主面に放熱面２１１を備えた本体部２１と、本体部２１から放熱面２１１と平行な方向に突出した信号端子２２と、信号端子２２と反対側に本体部２１から突出したパワー端子２３とを有する。 ( Reference example )
A power conversion device according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
The power conversion device 1 of this example includes a plurality of semiconductor modules 2 that constitute a part of the power conversion circuit, and two coolers 3 that cool the semiconductor module 2.
The semiconductor module 2 includes a switching element and a main body 21 having a pair of main surfaces and a heat dissipation surface 211, a signal terminal 22 protruding from the main body 21 in a direction parallel to the heat dissipation surface 211, The power terminal 23 protrudes from the main body 21 on the opposite side.

図２に示すごとく、２つの冷却器３は、両者の間に複数の半導体モジュール２を挟持した状態で平行に配置されている。また、冷却器３は、図１に示すごとく、積層方向から見た形状が、一対の直線部分３１とこれらの一端同士を連結する折返し部分３２とからなるＵ字形状を有している。
複数の半導体モジュール２は、本体部２１における一対の放熱面２１１をそれぞれ一対の冷却器３に接触させ、かつ、信号端子２２及びパワー端子２３の突出方向を、冷却器３のＵ字形状における内側又は外側に統一した状態で、一対の冷却器３の間に配列されている。本例においては、信号端子２２の突出方向を冷却器３のＵ字形状における内側に統一し、パワー端子２３の突出方向を冷却器３のＵ字形状における外側に統一している。 As shown in FIG. 2, the two coolers 3 are arranged in parallel with a plurality of semiconductor modules 2 sandwiched therebetween. Further, as shown in FIG. 1, the cooler 3 has a U-shape in which the shape viewed from the stacking direction is composed of a pair of linear portions 31 and a folded portion 32 that connects the one ends thereof.
In the plurality of semiconductor modules 2, the pair of heat radiation surfaces 211 in the main body 21 are brought into contact with the pair of coolers 3, and the projecting directions of the signal terminals 22 and the power terminals 23 are arranged inside the U shape of the cooler 3. Or it arrange | positions between a pair of coolers 3 in the state unified outside. In this example, the protruding direction of the signal terminal 22 is unified inside the U shape of the cooler 3, and the protruding direction of the power terminal 23 is unified outside the U shape of the cooler 3.

また、冷却器３は金属材料（例えばアルミニウム）からなり、内部に冷却媒体（例えば冷却水）を流通させる冷媒流路を形成してなる。２個の冷却器３は、一対の直線部分３１における、折返し部分３２と反対側の端部において、互いに連結されている。そして、２つの冷却器３は、この連結部分において、冷却媒体を導入する冷媒導入管３３１、及び冷却媒体を排出する冷媒排出管３３２を接続してなる。つまり、２つの冷却器３は、冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２を共有している。
これにより、冷却媒体は、冷媒導入管３３１から、２個の冷却器３に分配されて導入され、それぞれの冷却器３内の冷媒流路を、一方の直線部分３１、折返し部分３２、他方の直線部分３１を順次通過して、冷媒排出管３３２から排出される。この間に、冷却媒体は、一対の冷却器３に接触した半導体モジュール２と熱交換をする。 The cooler 3 is made of a metal material (for example, aluminum), and has a coolant channel through which a cooling medium (for example, cooling water) flows. The two coolers 3 are connected to each other at the ends of the pair of linear portions 31 opposite to the folded portions 32. The two coolers 3 are formed by connecting a refrigerant introduction pipe 331 for introducing a cooling medium and a refrigerant discharge pipe 332 for discharging the cooling medium at the connecting portion. That is, the two coolers 3 share the refrigerant introduction pipe 331 and the refrigerant discharge pipe 332.
Thus, the cooling medium is distributed and introduced from the refrigerant introduction pipe 331 to the two coolers 3, and the refrigerant flow paths in the respective coolers 3 are passed through the one straight portion 31, the folded portion 32, and the other. The linear portion 31 is sequentially passed through and discharged from the refrigerant discharge pipe 332. During this time, the cooling medium exchanges heat with the semiconductor module 2 in contact with the pair of coolers 3.

また、冷却器３におけるＵ字形状の折返し部分３２にも、半導体モジュール２を配置してなる。この半導体モジュール２についても、信号端子２２の突出方向を冷却器３のＵ字形状における内側に向け、パワー端子２３の突出方向を冷却器３のＵ字形状における外側に向けている。 Further, the semiconductor module 2 is also arranged in the U-shaped folded portion 32 in the cooler 3. Also in this semiconductor module 2, the protruding direction of the signal terminal 22 is directed to the inside of the U shape of the cooler 3, and the protruding direction of the power terminal 23 is directed to the outside of the U shape of the cooler 3.

本例において、各半導体モジュール２は、それぞれ、互いに直列接続された２個のスイッチング素子を内蔵してなる。そして、各半導体モジュール２は、３本のパワー端子２３を備えている。そのうちの２本が直流電源の正極と負極とにそれぞれ電気的に接続される入力端子であり、他の１本が交流負荷に電気的に接続される出力端子である。
また、各半導体モジュール２は、複数の信号端子２２からなる信号端子群を、上記２個のスイッチング素子に対応して２群備えている。 In this example, each semiconductor module 2 includes two switching elements connected in series to each other. Each semiconductor module 2 includes three power terminals 23. Two of them are input terminals electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the DC power source, respectively, and the other one is an output terminal electrically connected to the AC load.
Each semiconductor module 2 includes two signal terminal groups each including a plurality of signal terminals 22 corresponding to the two switching elements.

複数の半導体モジュール２を挟持した２個の冷却器３は、電力変換装置１における金属製（例えばアルミニウム製）のケース４内に配置されている。なお、図１、図２における符号４は、ケースの一部を示している。 The two coolers 3 that sandwich the plurality of semiconductor modules 2 are disposed in a metal (for example, aluminum) case 4 in the power conversion device 1. In addition, the code | symbol 4 in FIG. 1, FIG. 2 has shown some cases.

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例の電力変換装置１において、複数の半導体モジュール２は、本体部２１における一対の放熱面２１１をそれぞれ一対の冷却器３に接触させた状態で、一対の冷却器３の間に配列されている。これにより、半導体モジュール２を両面から冷却することができ、その冷却効率を高くすることができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
In the power conversion device 1 of this example, the plurality of semiconductor modules 2 are arranged between the pair of coolers 3 in a state where the pair of heat radiation surfaces 211 in the main body portion 21 are in contact with the pair of coolers 3, respectively. Yes. Thereby, the semiconductor module 2 can be cooled from both surfaces, and the cooling efficiency can be made high.

また、複数の半導体モジュール２は、信号端子２２及びパワー端子２３の突出方向を、冷却器３のＵ字形状における内側又は外側に統一した状態で、配列されている。そのため、隣接する半導体モジュール２同士において、信号端子２２とパワー端子２３とが近接して配置されることを防ぐことができる。そのため、パワー端子２３を流れる被制御電流の影響によって信号端子２２にノイズ電流が流れることを防ぐことができる。 The plurality of semiconductor modules 2 are arranged in a state in which the protruding directions of the signal terminals 22 and the power terminals 23 are unified inside or outside in the U shape of the cooler 3. Therefore, it is possible to prevent the signal terminals 22 and the power terminals 23 from being arranged close to each other in the adjacent semiconductor modules 2. Therefore, it is possible to prevent the noise current from flowing to the signal terminal 22 due to the influence of the controlled current flowing through the power terminal 23.

また、冷却器３は金属材料からなるため、パワー端子２３から発生する電磁ノイズを、冷却器３によって遮蔽することにより、信号端子２２にノイズ電流が流れることを効果的に防ぐことができる。
また、冷却器３におけるＵ字形状の折返し部分３２にも、半導体モジュール２を配置してある。そのため、折返し部分３２を有効活用することにより、電力変換装置１の小型化を実現することができる。 Further, since the cooler 3 is made of a metal material, it is possible to effectively prevent noise current from flowing to the signal terminal 22 by shielding the electromagnetic noise generated from the power terminal 23 by the cooler 3.
Further, the semiconductor module 2 is also arranged in the U-shaped folded portion 32 in the cooler 3. For this reason, the power conversion device 1 can be reduced in size by effectively utilizing the folded portion 32.

以上のごとく、本例によれば、半導体モジュールの冷却効率に優れると共に、信号端子にノイズ電流が流れることを防ぐことができる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a power conversion device that is excellent in cooling efficiency of a semiconductor module and can prevent a noise current from flowing to a signal terminal.

（実施例１）
本例は、図３、図４に示すごとく、制御回路基板５を、冷却器３における半導体モジュール２とは反対側の面に沿って配置した電力変換装置１の例である。
制御回路基板５には、半導体モジュール２の信号端子２２が接続されている。制御回路基板５の制御回路は、信号端子２２を通じて各半導体モジュール２へ信号電流を送ることにより、各スイッチング素子を制御している。
制御回路基板５は、２個の冷却器３と略平行な状態で配置される。
その他は、参考例と同様である。 (Example 1 )
This example is an example of the power conversion apparatus 1 in which the control circuit board 5 is disposed along the surface of the cooler 3 opposite to the semiconductor module 2 as shown in FIGS.
A signal terminal 22 of the semiconductor module 2 is connected to the control circuit board 5. The control circuit of the control circuit board 5 controls each switching element by sending a signal current to each semiconductor module 2 through the signal terminal 22.
The control circuit board 5 is arranged in a state substantially parallel to the two coolers 3.
Others are the same as the reference example .

本例の場合には、半導体モジュール２において発生する電磁ノイズを、冷却器３によって遮蔽することにより、制御回路基板５にノイズ電流が流れることを効果的に防ぐことができる。
その他、参考例と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, the electromagnetic noise generated in the semiconductor module 2 is shielded by the cooler 3, whereby the noise current can be effectively prevented from flowing through the control circuit board 5.
In addition, it has the same effects as the reference example .

（実施例２）
本例は、図５、図６に示すごとく、冷却器３におけるＵ字形状の直線部分３１に、複数の半導体モジュール２を配置し、折返し部分３２に、冷却媒体の温度を検出するための温度検出素子６を配置した例である。
温度検出素子６も、半導体モジュール２と同様に、一対の冷却器３に挟持されている。
そして、温度検出素子６の信号端子６２と、複数の半導体モジュール２の信号端子２２とは、その突出方向が、冷却器３のＵ字形状の内側に統一されている。
温度検出素子６としては、例えばサーミスタ素子を用いることができる。
その他は、参考例と同様である。 (Example 2 )
In this example, as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of semiconductor modules 2 are arranged in a U-shaped linear portion 31 in the cooler 3, and a temperature for detecting the temperature of the cooling medium in the folded portion 32. This is an example in which the detection element 6 is arranged.
Similarly to the semiconductor module 2, the temperature detection element 6 is also sandwiched between a pair of coolers 3.
The protruding directions of the signal terminals 62 of the temperature detection elements 6 and the signal terminals 22 of the plurality of semiconductor modules 2 are unified inside the U-shape of the cooler 3.
As the temperature detection element 6, for example, a thermistor element can be used.
Others are the same as the reference example .

本例の場合には、複数の半導体モジュール２のパワー端子２３及び信号端子２２を、それぞれ一直線上に配置することができるため、例えばバスバーや制御回路基板等、他部品へのパワー端子２３及び信号端子２２の接続を容易に行うことができる。
また、冷却器３の折返し部分３２に温度検出素子６が配置されているため、折返し部分３２を有効活用して、電力変換装置１の小型化を実現することができる。また、直線部分３１に配置された半導体モジュール２と温度検出素子６との間の距離を確保することができ、半導体モジュール２の熱の影響を小さくしながら冷却媒体の温度検出を正確に行うことができる。 In the case of this example, since the power terminals 23 and the signal terminals 22 of the plurality of semiconductor modules 2 can be arranged on a straight line, for example, the power terminals 23 and signals to other components such as a bus bar and a control circuit board. The terminal 22 can be easily connected.
Moreover, since the temperature detection element 6 is arrange | positioned at the folding | turning part 32 of the cooler 3, the folding | returning part 32 can be utilized effectively and size reduction of the power converter device 1 is realizable. In addition, the distance between the semiconductor module 2 and the temperature detection element 6 arranged in the straight portion 31 can be secured, and the temperature of the cooling medium can be accurately detected while reducing the influence of heat of the semiconductor module 2. Can do.

また、温度検出素子６の信号端子６２の突出方向と、複数の半導体モジュール２の信号端子２２の突出方向とが、冷却器３の内側に統一されている。したがって、半導体モジュール２のパワー端子２３が冷却器３の外側に配されるのに対し、温度検出素子６の信号端子６２は冷却器３の内側に配される。そのため、半導体モジュール２のパワー端子２３から発生する電磁ノイズの影響を、温度検出素子６の信号端子６２に及ぼすことを防ぎ、信号端子６２にノイズ電流が流れることを防ぐことができる。
その他、参考例と同様の作用効果を有する。 Further, the protruding direction of the signal terminal 62 of the temperature detecting element 6 and the protruding direction of the signal terminals 22 of the plurality of semiconductor modules 2 are unified inside the cooler 3. Therefore, the power terminal 23 of the semiconductor module 2 is arranged outside the cooler 3, whereas the signal terminal 62 of the temperature detection element 6 is arranged inside the cooler 3. Therefore, the influence of electromagnetic noise generated from the power terminal 23 of the semiconductor module 2 can be prevented from being exerted on the signal terminal 62 of the temperature detection element 6, and noise current can be prevented from flowing through the signal terminal 62.
In addition, it has the same effects as the reference example .

（実施例３）
本例は、図７、図８に示すごとく、構成部品を内部に収容するケース４の一部が、折返し部分３２において、一対の冷却器３の間に挟持されている電力変換装置１の例である。
ケース４には、複数の半導体モジュール２及び冷却器３以外にも、電力変換回路の一部を構成するリアクトル１１が収容されている。そして、ケース４には、リアクトル１１を収容保持するリアクトル保持部４１が形成されている。このリアクトル保持部４１から一対の冷却器３に向かって突出した板状の突出部４２が、ケース４の一部として形成されている。そして、突出部４２が、折返し部分３２において、一対の冷却器３の間に挟持されている。 (Example 3 )
In this example, as shown in FIGS. 7 and 8, an example of the power conversion device 1 in which a part of the case 4 that accommodates the component parts is sandwiched between the pair of coolers 3 in the folded portion 32. It is.
In addition to the plurality of semiconductor modules 2 and the cooler 3, the case 4 houses a reactor 11 that constitutes a part of the power conversion circuit. The case 4 is formed with a reactor holding portion 41 that accommodates and holds the reactor 11. A plate-like protruding portion 42 protruding from the reactor holding portion 41 toward the pair of coolers 3 is formed as a part of the case 4. The protrusion 42 is sandwiched between the pair of coolers 3 at the folded portion 32.

それゆえ、突出部４２は、発熱部品であるリアクトル１１と熱的に接触している。
また、ケース４において、突出部４２の両主面側には、それぞれ、各冷却器３の折返し部分３２の厚みよりも少し幅広の溝部４３が形成されている。これらの溝部４３に、それぞれ冷却器３の折返し部分３２が配置されることとなる。
その他は、参考例と同様である。 Therefore, the protrusion 42 is in thermal contact with the reactor 11 that is a heat generating component.
Further, in the case 4, groove portions 43 that are slightly wider than the thickness of the folded portion 32 of each cooler 3 are formed on both main surface sides of the projecting portion 42. The folded portions 32 of the cooler 3 are respectively disposed in these groove portions 43.
Others are the same as the reference example .

本例の場合には、折返し部分３２において冷却器３が振動することを防ぐことができる。また、ケース４に対する冷却器３の位置決めを容易にすることができる。
また、突出部４２が発熱部品（リアクトル１１）と熱的に接触しているため、突出部４２を介して、発熱部品（リアクトル１１）を冷却器３によって冷却することができる。
その他、参考例と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, the cooler 3 can be prevented from vibrating in the folded portion 32. Further, the positioning of the cooler 3 with respect to the case 4 can be facilitated.
Moreover, since the protrusion 42 is in thermal contact with the heat generating component (reactor 11), the heat generating component (reactor 11) can be cooled by the cooler 3 through the protrusion 42.
In addition, it has the same effects as the reference example .

実施例１〜３においては、信号端子２２の突出方向を冷却器３のＵ字形状における内側に統一し、パワー端子２３の突出方向を冷却器３のＵ字形状における外側に統一した例を示したが、実施例２、３においては、これらの突出方向を逆にしてもよい。すなわち、実施例２、３においては、信号端子２２の突出方向を冷却器３のＵ字形状における外側に統一し、パワー端子２３の突出方向を冷却器３のＵ字形状における内側に統一してもよい。 In the first to third embodiments, an example is shown in which the protruding direction of the signal terminal 22 is unified inside the U shape of the cooler 3 and the protruding direction of the power terminal 23 is unified outside the U shape of the cooler 3. However, in the second and third embodiments, these protruding directions may be reversed. That is, in Examples 2 and 3, the protruding direction of the signal terminal 22 is unified to the outside of the U shape of the cooler 3, and the protruding direction of the power terminal 23 is unified to the inside of the U shape of the cooler 3. Also good.

１電力変換装置
２半導体モジュール
２１本体部
２１１放熱面
２２信号端子
２３パワー端子
３冷却器
３１直線部分
３２折返し部分
４ケース
５制御回路基板
６温度検出素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Semiconductor module 21 Main body part 211 Heat radiation surface 22 Signal terminal 23 Power terminal 3 Cooler 31 Straight line part 32 Turned part 4 Case 5 Control circuit board 6 Temperature detection element

Claims

A power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of a power conversion circuit and two coolers for cooling the semiconductor modules,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that the pair of heat radiating surfaces in the main body portion are in contact with the pair of coolers, and the projecting direction of the signal terminals is on the inner side of the U shape of the cooler, and the power terminals the projecting direction of the outside of the U-shape of the cooler, with the unified respectively, are arranged between said pair of condenser,
The cooler is made of a metal material,
The control circuit board to which the signal terminal is connected is disposed along the surface of the cooler opposite to the semiconductor module,
The power converter according to claim 1, wherein the control circuit board is arranged so as not to overlap the power terminal when viewed from the stacking direction .

A power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of a power conversion circuit and two coolers for cooling the semiconductor modules,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that a pair of the heat radiating surfaces in the main body portion are brought into contact with the pair of coolers, and a protruding direction of the signal terminal and the power terminal is set to an inner side of the U shape of the cooler. Or arranged in a unified state on the outside, between a pair of coolers,
The cooler includes a coolant channel through which a cooling medium flows, and a pair of temperature detection elements for detecting the temperature of the cooling medium at the U-shaped folded portion of the cooler. Is sandwiched between the coolers
The projecting direction of the signal terminal of the temperature detection element and the signal terminal of the plurality of semiconductor modules is unified on the inside or outside of the U-shape of the cooler,
The protruding direction of the signal terminal of the temperature detecting element and the protruding direction of the power terminal of the plurality of semiconductor modules are divided into the U-shaped inner side and the outer side of the cooler. Conversion device.

A power conversion device comprising a plurality of semiconductor modules constituting a part of a power conversion circuit and two coolers for cooling the semiconductor modules,
The semiconductor module includes a switching element and a main body provided with a heat dissipation surface on a pair of main surfaces; a signal terminal protruding from the main body in a direction parallel to the heat dissipation surface; and a signal terminal opposite to the signal terminal. A power terminal protruding from the main body,
The two coolers are arranged in parallel with a plurality of the semiconductor modules sandwiched between the two coolers, and the shape viewed from the stacking direction connects the pair of linear portions and one end thereof. It has a U shape consisting of a folded part,
The plurality of semiconductor modules are configured such that a pair of the heat radiating surfaces in the main body portion are brought into contact with the pair of coolers, and a protruding direction of the signal terminal and the power terminal is set to an inner side of the U shape of the cooler. Or arranged in a unified state on the outside, between a pair of coolers,
The power conversion device includes a case that accommodates components therein, and a part of the case is sandwiched between the pair of coolers at the U-shaped folded portion of the cooler. The power converter characterized by the above-mentioned.

4. The power conversion device according to claim 3, wherein a part of the case sandwiched between the pair of coolers is in thermal contact with a heat generating component that is a component of the power conversion device. A power conversion device.

4. The power conversion device according to claim 1, wherein the cooler includes a refrigerant flow path through which a cooling medium is circulated, and the cooling medium is provided in the U-shaped folded portion of the cooler. A power conversion device, characterized in that a temperature detection element for detecting the temperature is sandwiched between the pair of coolers .

6. The power conversion device according to claim 5, wherein a protruding direction of the signal terminal of the temperature detection element and the signal terminals of the plurality of semiconductor modules are unified on the inside or outside of the U shape of the cooler. The power converter characterized by being made .

4. The power conversion device according to claim 2, wherein the cooler is made of a metal material .

8. The power conversion device according to claim 7, wherein the control circuit board to which the signal terminal is connected is arranged along a surface of the cooler opposite to the semiconductor module. apparatus.

9. The power conversion device according to claim 1, wherein the plurality of semiconductor modules are arranged only in the U-shaped linear portion .

The power conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the semiconductor modules is arranged in the U-shaped folded portion of the cooler. apparatus.